États de la matière/Les états de la matière
Quel est le nombre d'états de la matière ?
modifierRépondre à cette question nécessite d’abord de trouver une définition d'un état de la matière. On se base souvent sur le fait qu’il existe des transitions de phase : on dit alors que la matière a changé d'état et ce, en fonction de l'élément considéré et des conditions de température et de pression.
Les transitions de phase sont les passages entre les états solide, liquide et gazeux.
Pourquoi dit-on parfois qu’il y a 2 ou 4 états de la matière ?
modifierLe physico-chimiste qui étudie les matériaux considère souvent qu’il y a deux états de la matière i.e. la matière ordonnée (le cristal) et la matière désordonnée (tout le reste).
Pour d'autres, comme il existe un point critique au delà duquel on peut passer du liquide au gaz d'une manière progressive sans observer une transition de phase, ils vont alors dire que l’on a deux états de la matière = l'état solide et l'état fluide (qui regroupe le liquide et le gaz).
Enfin parfois, on dit que le plasma est le 4ième état de la matière. Cependant, il n'y a pas de transitions de phase quand on amène de l'énergie dans un gaz pour l'ioniser progressivement. Définir un nouvel état de la matière pour le plasma n'est donc pas très justifié. Si on pousse le raisonnement dans cette direction, on pourrait alors, pourquoi pas, dire que la solution d'électrolyte est aussi un nouvel état de la matière.
On a de plus d'autres états dont les états « exotiques » de la mécanique quantique.
Définition des états de la matière
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La définition classique des états de la matière est basée sur l’existence d'une transition de phase.
Il y a alors trois états de la matière :
- L'état solide
- L'état liquide
- L'état gazeux
À ces trois états de la matière, on ajoute parfois d'autres « états » comme :
- le plasma (gaz ionisé) ;
- le condensat de Bose-Einstein (condensation de bosons dans le niveau de plus basse énergie) ;
- le gaz de fermions dégénéré (gaz quantique obtenu lorsque la température est suffisamment basse i.e. T < Température de Fermi) ;
- l'état superfluide (la superfluidité est un état où la matière se comporte comme un fluide dépourvu de toute viscosité. C'est par exemple le cas de l'hélium liquide à très basse température) ;
- le fluide supercritique (on parle de fluide supercritique lorsqu'un fluide est chauffé au-delà de sa température critique et lorsqu’il est comprimé au-dessus de sa pression critique ) ;
- l'état polyphasique (il s'agit d'un mélange hétérogène constitué d'au moins une phase dispersée dans un milieu suspensif ou phase dispersante) dont le colloïde ;
- les mésophases (état mésomorphe des cristaux liquides) ;
- la matière dégénérée (lorsque la densité devient élevée, la matière est déstructurée. Cet état de la matière se rencontre dans les étoiles, plus particulièrement dans les naines blanches. L'hydrogène métallique est aussi un exemple de matière dégénérée) ;
- le plasma quark-gluon (le plasma de quarks et de gluons ou quagma est un état de la chromodynamique quantique qui existe à des températures et/ou des densités extrêmement élevées. Cet état consiste en une « soupe » de quarks et de gluons presque libres).
